深井开采新型全长锚固锚杆\大直径注浆锚索支护试验
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引言：随着淮南矿井深部开采的逐渐延伸，相应的巷道围岩应力也逐步增大。特别是沿采空区掘进的施工巷道压力显现更加明显，造成煤柱硬度降低，巷道内顶板及帮部松软、破碎，给安全高效施工带来一定困难。如何更有效的支护及治理也就成为一个急需解决的问题。
中图分类号： P633.8文献标识码： A
概述
1242（1）工作面位于丁集矿-826m水平西一采区，该工作面东以西一11-2回风大巷为界，西至西一采区边界(39462000经线西48.7m)，南为已回采的1252(1)工作面（该面于2012年10月收作），北为未回采的1232(1)工作面。该面标高-830m～-900m，地面标高+22.94m～+23.38m，总体为西高东低，煤层倾角0～6°，运输顺槽设计工程量1884m。
根据西一11-2回风大巷、1252(1)运输顺槽实见资料、29-8、31-4等钻孔资料，11-2煤厚平均2.7m，呈粉末状、半亮型，夹有镜煤条带，煤层下部多含一薄层泥岩或炭质泥岩夹矸，夹矸厚0.1～0.2m。11-2煤顶板普遍发育11-3煤，11-3煤厚0.3～1.0m，平均0.5m；与11-2煤间距为0.6～5.1m，平均为0.8m，切眼东约320m向西间距逐渐变大，切眼附近间距达到5.1m。11-3煤顶板为细砂岩，局部为砂质泥岩，滑面发育。底板发育11-1煤，与11-2煤间距为2.2～2.9m。
1242(1)运输顺槽11-2煤层顶底板综合柱状图
1）巷道支护设计要求
巷道层位：跟11-2煤层或11-3煤层顶板掘进；
巷道类别：留小煤柱沿空掘巷，煤柱宽度8m；
巷道断面：宽×高=5.8×3.4=19.72m2；
掘进方法：综掘；
支护方法：锚索网支护；
新型全长锚固锚杆、大直径注浆锚索试验段：运顺外段200～250m区域。
2）巷道支护技术分析
（1）巷道埋藏深、地压大。巷道最大埋深达920m，地层压力约23MPa。巷道地层压力的增大，将不仅导致巷道围岩变形范围和变形程度增大，而且巷道围岩变形具有明显的时间效应、空间效应、易受扰动、易受冲击等深井矿压显现特点。
（2）新型全长锚固锚杆、大直径注浆锚索试验段11-2煤层与11-3煤层间距大。由1242（1）综采面运输顺槽区域内钻孔资料分析可知，巷道直接顶由砂质泥岩或泥岩及11-3煤层组成，直接顶泥岩不仅裂隙及滑面发育，较破碎，而且11-2煤顶板普遍发育11-3煤，试验段11-2煤与11-3煤层间距为3.6～4.6m，11-2煤层顶板煤线的存在不仅导致锚杆难以生根到稳定岩层内，而且还易引起顶板离层跨落。
（3）上区段工作面收作时间短，其上覆岩层还未处于稳定。巷道南侧的1252(1)工作面于2012年10月收作，收作时间不到3个月，因此其上覆岩层还未趋于稳定状态。在上覆岩层不稳定的采空区边缘掘进巷道，由于围岩应力环境复杂，不仅巷道围岩整体稳定性急剧变差，而且巷道围岩与支护体共同承载作用降低，巷道围岩塑性区及破坏范围也显著增加，巷道变形、片帮严重，支护难度加大。
（4）巷道掘进距离长、断面大。运输顺槽掘进长度1884m、断面19.72 m2，因此对巷道的支护强度及对巷道围岩的长期稳定性要求较高。
3）巷道支护技术对策
（1）锚杆作为一种主动支护围岩的载体，主要发挥两个作用:一是为围岩提供支护反力，改善围岩的应力状态，从而抑制并限制围岩的变形和位移；二是起加固作用，使锚杆锚固范围内的岩体成为一个有机整体，从而达到提高岩体的粘结强度C及内摩擦角φ值的目的。但在深井高地压条件下，巷道岩层结构面发育，围岩的破碎区、塑性区范围大。在这种情况下若仍采用以端锚或加长锚固方式为主的锚杆支护，锚杆的锚固端只能布置在破碎区或塑性区范围内，不仅端锚锚杆自由段围岩破裂面和弱面得不到有效控制，而且锚杆的内锚效果也大幅降低。而全长锚固锚杆在整个锚杆有效长度范围内均对锚杆孔孔壁施加摩擦力，能够提高岩层层理面、节理面的抗剪强度；能够显著提高围岩的力学性质，使围岩的自承能力得到显著提高；此外全长锚固锚杆增阻快，对围岩变形能提供更大的约束力，从而可有效地控制巷道围岩的变形和破坏，实现一次支护有效化。
（2）由于新型全长锚固锚杆、大直径注浆锚索在丁集矿是首次试用，为了保证试验期间支护安全，新型全长锚固锚杆、大直径注浆锚索试验采用渐进法设计，即在试验巷道迎头新型全长锚固锚杆先采用隔排布置，待施工一段距离后、并经矿压观测分析无异常情况后，再逐步全部采用新型全长锚固锚杆。
4）涨壳式中空锚注锚杆和Φ29中空注浆锚索试验段支护技术方案
（1）顶板支护
顶板采用涨壳式中空锚注锚杆（Φ25×2500mm）和现行常规锚杆（Φ22×2800mm）隔排交替布置，安装在M5（L=4800+1100㎜）钢带上，共7组锚杆。为便于注浆，在安装中空注浆锚杆时，在锚杆托板里侧加装封管器。
大直径中空锚索采用“5-5”居中布置，Ω梁长4.3m，中空锚索规格为Φ29×6300mm，锚索钻孔直径：Φ38～40mm。为便于注浆，在安装大直径中空注浆锚索时，在距锚索外锚端口800mm位置加装封孔管。
注浆加固，实现锚杆锚索全长锚固。水泥采用标号不低于425的硅酸盐水泥，并按照10～12%的比例加入高强锚注专用添加剂，中空注浆锚杆注浆压力：4～5MPa，中空注浆锚索注浆压力：6～8MPa，注浆稳压时间3～5分钟；为了增大浆液的强度，浆液稠度先按水灰比1：2进行试注，在保证能正常注入的前提下，再将浆液水灰比逐步减小至1：3。
（2）帮部支护
煤柱帮及工作面侧帮钢带均采用竖直布置，每根钢带上布置5根锚杆。巷帮锚杆规格为Φ22×2500mm。
在帮部各布置两路横向中空注浆锚索，中空注浆锚索规格为：Φ22×4800mm；巷帮中空注浆锚索注浆压力：6～8MPa，注浆稳压时间3～5分钟；水灰比为1:2（质量比），水泥采用标号不低于425的硅酸盐水泥，并按照10～12%的比例加入高强锚注专用添加剂。
规格MSGK345-25/28P的涨壳锚固件组装过程
结论
该支护形式采用全长锚固技术，提高了巷道围岩的强度，实现巷道一次支护最大化，为高地压深部矿井沿空掘进巷道如何有效治理巷道地压影响寻找到新的科学方法。存在的缺点是现场实际施工不易操作，进尺速度慢。